KR20000069118A - 액체 제어 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액체 제어 밸브에 관한 것으로서, 이 밸브를 작동시키기 위해서 압전식 액츄에이터(32)로 작동되는 변환 피스톤(35)과 밸브부재를 작동시키는 피스톤 사이에 장착되며 액체로 채워진 본딩 챔버(30)가 제공된다. 고압하에 있을 때 본딩 챔버(30) 내부에서 발생하는 누설을 보상하기 위해서, 변환 피스톤(35)과 압전식 액츄에이터(32) 사이에 장착되는 충전 밸브(39)가 제공된다. 압전식 액츄에이터(32)에 의한 각 귀환 행정에서, 변환 피스톤(35)은 일정한 지연 시간후에 따르며, 그 결과 충전 밸브(39)는 간단히 개방되며 이로 인하여 본딩 챔버(30)의 충전이 실시된다. 본 발명에 따른 충전 밸브는 차량의 내연기관용 연료 주입 장치에서 사용하기 위한 것이다.

Description

액체 제어 밸브{Liquid control valve}
EP 0 477 400에 상기와 같은 밸브가 공지되어 있으며, 이 문헌에 따르면, 밸브부재의 작동 피스톤은 층상 보어의 작은 직경에서 밀봉되어 움직일 수 있도록 장착되며, 이에 반해 압전식 액츄에이터에 의해 작동되는 큰 직경의 변환 피스톤은 층상 보어의 큰 직경 부분에 장착된다. 변환 피스톤이 특정 통로 구간에서 압전식 액츄에이터에 의해 작동될 때, 밸브부재의 작동 피스톤은 층상 보어의 단면과 변환관계를 이루도록 확장된 통로 주위에서 움직일 수 있도록 양 피스톤들 사이에는 유압 공동이 설치된다. 밸브부재, 작동 피스톤, 큰 직경의 변환 피스톤, 압전식 액츄에이터는 공통축 상에서 나란히 배치된다.
상기와 같은 밸브에서는 압전식 액츄에이터, 밸브, 또는 밸브 하우징의 길이변화를 유압식 본딩 챔버(bonding chamber)를 통하여 조정하여야 하는 문제점이 있다. 또한 압전식 액츄에이터는 밸브를 개방시키기 위하여 압력실내에서 압력을 발생시키기 때문에, 이 압력은 본딩 챔버내의 액체의 손실을 초래한다. 그러므로, 본딩 챔버의 공회전 펌핑을 방지하기 위해서는 재충전이 필요하다. 이러한 재충전을 실시할 수 있는 장치는 서두에 언급된 기술분야를 통하여 이미 알려져 있긴 하지만, 이 장치는 압전식 액츄에이터의 작동 상태에 실질적으로 영향을 미치는 저장탱크와 본딩 챔버 사이에서 양쪽 유동방향으로 개방하여 결합되는 단점을 갖는다. 특히, 이와 같이 확장된 체적은 본딩 챔버내에 형성된 유압 부재의 전달 능력에 대해 압축 능력을 감소시킨다.
본 발명은 청구항 1항의 종류에 따른 액체 제어 밸브에 관한 것이다.
본 발명의 실시예를 도면에 도시하며 이하에서 상세하게 설명한다.
도 1은 연료 주입 밸브를 도시한 단면도.
도 2는 본딩 챔버에 피스톤이 장착되어 있는 도면.
도 3은 시간 경과에 대한 압력을 나타내는 다이어그램.
독립항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 밸브는 밸브 작용에 의해 간단한 방법으로 본딩 챔버를 충전하며, 이로써 변환 피스톤과 밸브를 작동시키는 피스톤이 항상 동일 간격으로 상호 유지되는 장점을 갖는다. 또한 바람직하게는, 본딩 챔버는 간단한 수단으로써 충전될 수 있다.
본 발명에 따른 밸브는 연료 주입 밸브로서 사용되며, 이 밸브의 실질적인 부분이 도 1에 단면도로 도시되어 있다. 이 주입 밸브는 밸브노즐(3)이 세로구멍(2)내에 안내된 밸브하우징(1)을 가지며, 이 밸브노즐은 여기서 더 상세히 도시하지 않은 공지된 방식을 통하여 폐쇄 스프링에 의해 폐쇄방향으로 유도될 수 있다. 밸브노즐에는 단부상에 원추형 밀봉면(4)이 제공되며, 이 밀봉면은 연소실로 안내된 밸브하우징의 분사구(5)상에서 시트(6)와 협동하며, 이 시트(6)는 밸브노즐이 이 노즐의 시트로부터 상승될 때 주입을 실시하기 위해서, 주입 밸브의 내부, 여기서는 밸브노즐(3)을 둘러싸는 주입 압력하에서 연료로 충전된 환형 공동(7)이 연소실과 결합하는 주입구로써 역할한다. 환형 공동은 압력관(10)과 영구결합 상태로 존재하는 다른 압력실(8)과 결합되며, 이 압력실을 통하여 연료는 연료 고압 탱크(9)로부터 주입 압력하에서 연료 주입 밸브에 안내된다. 이러한 높은 연료 압력은 또한 압력실(8)과 압력숄더(11)상에 작용하며, 이로써 공지된 방식을 통하여 밸브노즐은 적절한 조건하에서 밸브노즐의 밸브시트로부터 상승될 수 있다.
밸브노즐의 다른 단부상에서 밸브노즐(3)은 실린더 보어(12)내에 안내되며 거기서 밸브노즐의 정면(14)에 의해, 압력실(8)이 연료 고압 탱크와 항상 결합되어 있는 것처럼 스로틀 연결부(16)를 거쳐 환형 공동(17)과 영구결합된 제어 압력실(15)이 구속된다. 스로틀 보어(19)가 제어 압력실(15)로부터 제어밸브(21)의 밸브시트(20)를 향해 축방향으로 안내된다. 상승된 상태에서 저압실(18)과 제어 압력실(15)이 결합되는 제어밸브의 밸브부재(20)가 밸브시트와 협동한다. 저압실(18)에서는 밸브부재(22)를 폐쇄방향으로 가압하며 밸브부재(22)를 밸브시트(20)상에 작용시키는 압축 스프링(24)이 장착되며, 그 결과 제어밸브의 정상 위치에서 제어 압력실(15)의 결합이 중단된다. 제어 압력실의 영역에서 밸브노즐(3)의 정면이 압력숄더(11)의 평면보다 더 작기 때문에, 밸브노즐(3)이 폐쇄 위치에 있을 때 압력실(8)에 지배적인 제어 압력실내의 연료 압력이 유지된다. 그렇지만, 밸브부재(22)가 상승되면, 스로틀 연결부(16)를 거쳐 해제된 제어 압력실(15)내의 압력이 감소된다. 잘못되거나 감소된 폐쇄력이 발생하는 경우에, 밸브노즐(3)은 필요에 따라서 폐쇄 스프링의 힘에 대항하여 신속하게 차단될 수 있으며, 다른 한편으로는 연료 압력을 통하여 밸브부재(22)를 다시 폐쇄방향으로 유도하여 폐쇄 위치에서 차단될 수 있으며, 이 때문에 이 시점으로부터 스로틀 연결부(16)를 거쳐 제어 압력실(15)내에서 최초의 높은 연료 압력까지 신속하게 다시 상승된다.
본 발명에 따른 제어밸브는 이 밸브를 작동시키기 위한 피스톤(25)을 가지며, 상기 피스톤은 밸브부재(22)상에 작용하고 압전식 액츄에이터(32)를 통해 작동될 수 있다. 피스톤(25)은 안내구(28)내에 안내슬롯(33)의 부하하에서 삽입되어 정면(29)을 통해서 대향벽에 큰 직경의 변환 피스톤(35)이 연결된 본딩 챔버(30)를 제한하며, 변환 피스톤(35)은 압전식 액츄에이터(32)에 의해 작동되고 본딩 챔버(30)에 장착된 판스프링(41)을 통하여 압전식 액츄에이터(32)와 접촉한다. 변환 피스톤(35)은 하우징보어(46)내에 삽입되며 안내슬롯(45)을 갖는다.
본딩 챔버(30)는 양 피스톤(25, 35)의 상이한 피스톤 평면에 기초하여 변환 공동으로서 사용되며, 압전식 액츄에이터(32)의 구조상 작은 행정을, 제어밸브(21)를 작동시키는 피스톤(25)의 큰 행정으로 변환시킨다. 압전식 액츄에이터(32)의 작동시, 피스톤(25)은 밸브부재(22)가 밸브시트(20)로부터 상승되도록 조정된다. 이것은 제어 압력실에 작용하며, 이로써 밸브노즐(3)이 다시 개방된다.
압전식 액츄에이터(32)는 밸브부재(22)를 향하는 단부(34)를 가지며, 이 단부는 변환 피스톤(35)의 축방향 보어(43)내에 삽입된다. 이때 축방향 보어(43)는 보어 자신과 압전식 액츄에이터(32) 사이에서 충전 유입구로서 사용되는 환형 실린더(46)를 자유롭게 배치한다. 축방향 보어(43)는 환형 공동을 본딩 챔버와 결합시키는 축방향 충전 보어(44)내에서 원추형 숄더(37)를 거쳐 본딩 챔버(30)의 측면으로 전환한다. 압전식 액츄에이터(32)를 위한 밸브시트(38)로서 형성된 환형 숄더(37)는 충전 밸브(39)를 구성한다. 압전식 액츄에이터(32)의 하단부(34)는 밸브시트상에 설치하도록 접근되며 본딩 챔버(30)와 환형 실린더(36) 사이의 결합을 차단하는 원추형 밀봉면(40)을 갖는다.
본딩 챔버(30)내의 판스프링(41)은 하우징숄더(42)상에 지탱되며, 밸브시트(38)를 통하여 변환 피스톤(35)을 밀봉면(40)에 압착하고 이로써 충전 밸브(39)를 폐쇄 상태로 유지한다.
본딩 챔버(30)를 향하는 변환 피스톤(35)의 영역은 작은 직경으로 감소되며 하우징보어(46)에 대하여 비교적 큰 유격(48)을 갖는다. 이로써 변환 피스톤(35)의 벌어짐이 하부 강체 영역의 안내구에서 방지된다.
압전식 액츄에이터(32)의 행정 운동은 매우 미소하며 유압식 변환에 의해 유압 본딩 챔버(30)를 거쳐 피스톤(25)상에서 큰 행정으로 변환된다. 또한 장치의 이론적인 신축성은 이 유압식 변환을 통해 보완된다. 장치의 압착시, 본딩 챔버(30)에서는 강한 압력이 발생하며, 안내슬롯(33, 45)들을 거쳐 본딩 챔버(30)의 충전을 통하여 다시 채워져야 하는 누설이 발생되며, 이 때문에 복수의 행정시 공회전 펌핑이 발생된다.
도 3에서는 다이어그램을 통하여 압전식 액츄에이터(32)의 행정과 변환 피스톤(35)의 행정이 시간에 따라 상이하게 진행되는 것을 도시한다. 변환 피스톤은 자신의 질량과 액체 압출 때문에 매우 신속하게 조정된 압전식 액츄에이터를 아주 동일하게 신속히 형성할 수는 없다. 다이어그램의 위쪽에는, 압전식 액츄에이터(32)의 진행을 나타내는 곡선(49)이 도시되며, 아래쪽에는 압전식 액츄에이터의 동작과 동시에 이루어지지 않는 변환 피스톤(35)의 진행을 나타내는 곡선(50)이 도시된다. 양 피스톤의 운동의 차이는 아래쪽 곡선에서 점선(51)으로 표시되며 삼각면(52)으로서 충전의 시공간이 표시된다.
다이어그램에 따르면 변환 피스톤(35)이 전후 행정 과정에서 압전식 액츄에이터(32)의 단축을 통하여 작동된 귀환 행정시, 압전식 액츄에이터(32)에 대하여 상대운동을 나타내며, 또한 압전식 액츄에이터에 따른 행정속도가 나타나는 것이 특징이다. 이로써 압전식 액츄에이터(32)와 밀봉면(40)으로부터 밸브시트(37)를 통하여 변환 피스톤이 상승하며 충전 보어(44)가 개방된다. 그후 이것은 본딩 챔버(30)의 재충전을 실시한다.
재충전은 각 행정시마다 그리고 주입 밸브의 폐쇄 운동시에 실시되며, 그후 압전식 액츄에이터는 폐쇄부재(40)가 밸브시트(38)로부터 변환 피스톤(35)상으로 상승될 정도로 신속하게 후퇴된다.
충전 밸브(39)가 개방된 상태에서, 액체는 환형 실린더(36)를 통하여 본딩 챔버(30)에 도달한다. 양 피스톤(31, 35)의 행정 운동의 종료시 충전 밸브(39)가 스프링(41)을 통하여 다시 자동으로 폐쇄된다.

Claims (7)

  1. 피스톤(25)에 의하여 압축 스프링(24)의 힘에 대항해서 개방 방향으로 작동할 수 있는 밸브부재(22)를 구비하며, 상기 피스톤(25)은 이동벽으로서의 정면을 통하여 유압식 본딩 챔버(30)를 차단하며, 상기 본딩 챔버는 상기 피스톤의 직경보다 더 큰 직경의 정면을 가지며 압전식 액츄에이터(32)에 의해 작동가능한 변환 피스톤(35)에 의해 제한되며, 상기 변환 피스톤(35)의 작동 행정을 통하여 본딩 챔버(30)내에서 압력 상승을 발생시킬 수 있으며, 이러한 압력 상승을 통하여 압축스프링(24)의 힘에 대항해서 피스톤(25)을 조정할 수 있는 액체 제어 밸브에 있어서,
    상기 변환 피스톤(35)은 압전식 액츄에이터(32)에 대하여 조정가능하며 상기 압전식 액츄에이터와 함께 밸브(39)가 형성되며, 이 밸브를 통하여 본딩 챔버(30)가 액체원과 결합할 수 있으며 행정 운동 과정에서 압전식 액츄에이터(32)에 대항하여 상대 운동하는 것을 특징으로 하는 액체 제어 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 변환 피스톤(35)은 압전식 액츄에이터(32)와 다른 행정 속도를 가지며, 상기 속도 차이는 충전 밸브(39)의 개방과 본딩 챔버(30)로의 액체의 충전을 위해서 실시되는 것을 특징으로 하는 액체 제어 밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 변환 피스톤(35)은 밸브부재(22)를 향하며 충전 유입시 환형 실린더(36)의 해제하에서 압전식 액츄에이터(32)를 동축으로 둘러싸는 단부(34)를 가지며, 또한 환형 실린더(36)를 본딩 챔버(30)와 결합시키는 충전 보어(44)를 조정하도록, 밸브시트(38)쪽에서의 압전식 액츄에이터의 단부와 밸브부재쪽에서의 충전 밸브(39)가 공동으로 형성된 내부 환형 숄더(37)를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 제어 밸브.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 압전식 액츄에이터(32)의 단부(34)는 충전 밸브(39)의 폐쇄부재(40)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 제어 밸브.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 변환 피스톤(35)은, 하우징숄더(42)상에서 차단되는 판스프링(41)의 힘을 통하여, 압전식 액츄에이터(32)의 귀환 행정시 변환 피스톤(35)을 하우징숄더에 안착시키는 압전식 액츄에이터를 향하여 작용되는 것을 특징으로 하는 액체 제어 밸브.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변환 피스톤(35)은 압전식 액츄에이터(32)를 수용할 수 있으며, 본딩 챔버(30)를 향하여 충전 보어(44)내에서 연장하는 큰 보어(43)를 가지며, 상기 밸브시트를 형성하는 환형 숄더(37)가 두 개의 보어(43, 44)들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 제어 밸브.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변환 피스톤(35)은 안내슬롯(45)의 부하하에서 하우징보어(46)내에 삽입되며, 상기 본딩 챔버(30)를 향하는 변환 피스톤(35)의 하부 영역(47)은 하우징보어(46)에 대하여 비교적 큰 유격을 갖는 작은 외경으로 감소되는 것을 특징으로 하는 액체 제어 밸브.
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